Detail předmětu

Datová komunikace

FEKT-BPC-DAKAk. rok: 2021/2022

V předmětu se studenti seznámí s principy datových přenosů. Předmět zahrnuje problematiku teorie informace, popis zdroje informace, diskrétní sdělovací soustavy. Dále se věnuje přenosu dat, a to v základním pojetí, popisu dat a signálů, druhům přenosů, spolehlivosti přenosu, kódování analogového a diskrétního signálu. Podrobněji je pak zaměřen na kódování: Kódování snižující nadbytečnost - prefixové kódy, Huffmanův kód, principy komprese dat. Protichybové kódování: Blokové kódy, stromové kódy, turbo kódy, zřetězené kódy, systém protichybového zabezpečení. Rovněž v neposlední řadě je věnován i modulacím signálu, základům šifrování a dalším problematikám přenosu dat.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je, mimo jiné, schopen:
- vysvětlit pojmy informace, množství informace a nadbytečnost
- vyhodnotit statické vlastnosti zdroje informace, zejména nadbytečnosti a navrhnout vhodný kód pro její snížení
- vysvětlit pojem kapacita kanálu, Shannonův vztah, a umět jí určit pro diskrétní i analogový kanál
- popsat princip protichybového zabezpečení systémy FEC a ARQ
- vysvětlit princip protichybového zabezpečení s pomocí kódů
- vysvětlit pojmy hammingova vzdálenost a váha
- určit detekční a opravné schopnosti kódu
- vysvětlit princip zabezpečení pomocí protichybových blokových, cyklických, stromových a zřetězených kódů
- umět zabezpečit data dříve uvedenými kódy na základě zadané vytvářecí matice, či polynomu
- umět nalézt zapojení kodéru a dekodéru blokového, cyklického či stromového kódu
- vytvořit stromový, mřížový a stavový diagram stromového kódu
- popsat princip dekódování Viterbiho algoritmem
- uvést metody přenosu v základním a přeloženém pásmu
- uvést a popsat některé linkové kódy a jejich využití
- uvést a popsat základní typy klíčování i kombinované metody
- uvést a popsat princip přenosu na jedné a více nosných s příklady aplikací
- uvést základní pojmy z problematiky šifrování, typy kryptografických systémů
- uvést služby zajišťované kryptografickými systémy
- uvést příklady a porovnat symetrické a asymetrické kryptografické systémy

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl plně ovládat vybrané partie z matematiky, a to zejména: Výpočty, úpravu rovnic a nerovnic s logaritmy, zvládat maticový počet, zejména násobení vektorů s maticí, zvládat početní operace s mnohočleny (polynomy), zejména dělení, převod do binární soustavy a výpočty v binární soustavě. Student byt měl mít zkušenosti s vytvářením jednoduchých funkcí v programovém prostředí MATLAB.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači, domácí úlohy a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Na konci každého laboratorního cvičení nebo cvičení na počítačích kontroluje vyučující zpracování výsledků realizovaného zadání a bodově je ohodnotí. Hodnocení počítačových cvičení zahrnuje výsledky testů v průběhu cvičení (7 bodů) a zápočtového testu (8 bodů). Pro získání zápočtu je nutné, mimo jiné, absolvovat zápočtový test z počítačových cvičení s hodnocením vyšším než 0,7 bodů. Každý student má na tento zápočtový test jen jeden pokus. Získané body z laboratorních měření (15 bodů) a počítačových cvičení (15 bodů) jsou pak součástí celkového bodového hodnocení, a tedy i klasifikace. Zkouška je písemná. Maximální počet bodů je 70. Výsledné hodnocení je součet bodů za počítačová cvičení, laboratoře a písemnou zkoušku. Minimální přípustná hodnota je 50 bodů, maximální hodnota je 100 bodů.

 

Osnovy výuky

1. Základní poznatky z teorie informace
2. Systémy přenosu informace
3. Přenos dat
4. Kódování snižující nadbytečnost
5. Protichybové kódování
6. Blokové kódy
7. Blokové cyklické kódy
8. Příklady cyklických kódů
9. Stromové kódy
10. Turbo kódy
11. Protichybové kódové systémy
12. Modemy v systémech datové komunikace
13. Základy šifrování

Učební cíle

Cílem kursu je seznámit studenty se základy datové komunikace, prostředky pro její realizaci a podmínkami pro uskutečňování v současných i perspektivních telekomunikačních systémech.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Laboratorní a počítačová cvičení jsou povinna, řádně omluvená zmeškaná cvičení lze po domluvě nahradit. Vymezení kontrolované výuky a časový harmonogram jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

ŠILHAVÝ, P. Datová komunikace. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2012. s. 1-211. ISBN: 978-80-214-4455-3. (CS)
ŠILHAVÝ, P. Datová komunikace - Laboratorní cvičení. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2013. s. 1-84. ISBN: 978-80-214-4725-7. (CS)

Doporučená literatura

MORELOS-ZARAGOZA, Robert H. The art of error correcting coding. Chichester : John Wiley & Sons, 2002. 221 s. ISBN 04-714-9581-6. (EN)
BIGGS, Norman L. Codes : an introduction to information communication and cryptography. London : Springer, 2008. 273 s. ISBN 978-184-8002-722. (EN)
SKALAR, B.. Digital Communications, Fundamentals and applications, Prentice-Hall, 2003, ISBN 0-13-084788-7. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-ZVUK , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace AUDB-TECH , libovolný ročník, letní semestr, volitelný

  • Program BPC-AMT bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BPC-EKT bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BPC-MET bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BPC-SEE bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BPC-IBE bakalářský, 2. ročník, letní semestr, povinný
  • Program BPC-TLI bakalářský, 2. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Základní poznatky z teorie informace.
2. Systémy přenosu informace.
3. Přenos dat.
4. Kódování snižující nadbytečnost.
5. Protichybové kódování.
6. Blokové kódy.
7. Blokové cyklické kódy.
8. Příklady cyklických kódů.
9. Stromové kódy.
10. Turbo kódy.
11. Protichybové kódové systémy.
12. Modemy v systémech datové komunikace.
13. Základy šifrování.

Cvičení na počítači

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Úvodní cvičení, MATLAB.
2. Teorie informace, Huffmanův kód.
3. Lineární blokové kódy.
4. Cyklické kódy.
5. Konvoluční kódy.
6. Zápočtový test.

Laboratorní cvičení

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Modemy VDSL2.
2. Modemy G.fast.
3. Technologie Sigfox.
4. Pasivní optické sítě PON.
5. xDSL modemy - odolnost vůči rušeníí.
6. Modemy DOCSIS.
7. PLC modemy.
8. Sériová rozhraní RS232, USB a I2C.